
未來15年我國鑄造技術發展存在機遇的同時,也面臨著嚴峻挑戰:
1)先進主機裝備發展和苛刻工況條件對高端鑄件綜合性能和鑄造工藝水平要求不斷提高。
2)能源消耗、大氣污染保護、固體廢棄物排放等法律法規的不斷推出和實施使鑄造行業準入條件越來越嚴格。
3)在向高端鑄件鑄造市場邁進的同時,面臨國際高水平同行的資金、技術、人才競爭將日趨激烈。
4)鑄造技術發展同時還面臨其他先進成形技術和先進材料技術的激烈競爭,如金屬增材制造技術、先進連接和鍛造成形技術及先進復合材料技術等。
5)鑄造行業對系統完備的鑄件成形理論和工程應用基礎、新型環保的鑄造材料、高性能碌色的鑄造工藝和裝備的依托和應用日趨迫切。
數字化、網絡化、智能化鑄造技術方面,國內鑄造企業應用鑄造過程數值模擬軟件不夠普及,配套的鑄造材料熱物性參數、缺陷判據參數和邊界條件數據庫不系統不完整,影響計算精度和工程應用水平。大型鑄錠和鑄件從冶煉到熱處理全流程的集成計算材料學應用基礎技術和工程應用仍需發展。輕金屬和高性能鑄鐵鑄造過程數值模擬還主要集中在宏觀尺度,多尺度多物理量耦合數理建模及鑄件微觀組織、力學性能和服役壽命預測研究和應用函待加強。國內航空發動機和地面燃氣輪機用高溫合金單晶勝晶葉片數值模擬軟件研發水平和工程應用水平落后。國內少數幾家鑄造企業采用兩相流數值模擬技術優化制芯工藝,但所采用商業化專用軟件為國外公司開發。國內僅少數鑄造企業實現了單件全生命周期可追溯,多數鑄造企業信息化實力薄弱,上下游企業信息集成與協同管控較少,需要建設數字化鑄造工藝、生產、質量集成軟件平臺,夯實我國鑄造企業滿足工業4.0標準的基礎。機器人以及傳感器數據采集一專家系統分析膚策一工藝參數調控的智能化鑄造技術目前在我國鑄造企業的開發和應用很少。快速成形技術方面,快速原型制造(增材制造)技術是 近20年世界范圍內蓬勃發展的先進制造技術,將快速原型制造技術用于鑄造模樣/模具的快速制備并與傳統鑄造工藝結合可顯著縮短新產品開發周期。我國鑄造領域快速原型制造技術研發和應用水平整體處于國際第一陣營,但與國際先進水平比較,制模材料和
造型機造型材料體系研發不系統不完整,熔模鑄造蠟模等模樣制備精度不能完全滿足高端鑄件生產需求,快速制備的砂型砂芯的尺寸范圍、成形效率和成形精度指標落后。砂型渺芯的高效數控銑削成形技術在加工機理、加工刀具、排砂系統、目標損傷以及裝配精度等理論和工程應用基礎方面有待完善和加強。
熔煉裝備與技術方向,國外發展大容量、外熱風、長爐齡和環保熱循環資源利用沖天爐熔煉裝備,國內絕大部分鑄鐵鑄造企業目前采用的短爐齡冷風沖天爐技術落后,資源浪費和污染嚴重,熔煉控制自動化水平低。中頻感應熔煉電爐噸耗電指標落后于發達國家水平。電爐熔煉平臺機器人操作技術有待發展。
制芯裝備與技術方向,混砂均勻性等問題需要解決,射砂制芯過程工藝應用基礎及智能化控制水平需要提高。
粘土砂
全自動造型線裝備與技術方向,采用機器人操作的潮模砂柔性生產線已在國內個別鑄造企業應用,但所用技術和裝備從發達國家引進,國內柔性技術和故障自診斷及遠程監控技術有待發展;國產垂直分型無箱射壓造型機設備可靠性和造型精度差、配套輔機不全;國產水平分型脫箱造型裝備的應用基礎研究缺乏,核心主機以進口為主;國內水平分型有箱造型裝備存在低水平重復引進問題,自主創新少。
鑄造自硬砂裝備與技術方向,發展智能化子母式面背砂連續混砂機無人操作系統和大型多功能柔性抓取合箱鑄造裝備,可顯著改進我國大型鑄件用砂型自動化制備水平。
砂處理、砂再生裝備與技術方向,國內與高效自動
鑄造造型線相匹配的高效混砂機以進口為主,國外廢砂處理與混砂工藝一體化的真空混砂技術和裝備能耗少效率高,國內尚未研發相關技術和裝備。砂輸運、砂再生和廢棄物綜合利用的綠色環保技術落后。砂處理和砂再生的自動化智能化水平有較大提升空間。
清理打磨裝備與技術方向,國內在鑄件落砂清理時大多采用低效率、高成本、污染大、占地面積大的單機離線拋丸設備,國際發達國家采用高效環保占地面積小的在線拋丸設備。國內用于鑄件打磨的感知近形加工技術未見成熟應用設備,國際發達國家處于初中級應用階段。國內切割打磨自動化集成化技術處于探索階段。
澆注裝備與技術方向,目前我國鑄造企業所用澆注設備如感應澆注爐的加熱方式存在加熱不均衡問題。國內鑄造企業與造型生產線配套的自動澆注機的智能化控制水平有較大提升空間。
檢測技術與裝備方向,我國鑄造企業熔體質量離線檢測和在線監測技術不系統不完整,與鑄造合金工藝性相關的檢測、監測技術和裝備的研發與應用總體薄弱。造型(芯)材料質量離線檢測和在線監測的技術和裝備發展緩慢,在線監測參數和監測目標不全面。國內鑄造企業實驗室較少擁有完備的鑄件質量無損檢測設備。國內鑄造企業熔體澆注和凝固過程在線監測技術與裝備尚未被關注,“智能化鑄造車間”構想的實施基礎有待加強。鑄件缺陷在線無損監測需要探索新方法。
數字化鑄造廠對鑄造裝備提出了更高的要求,鑄造裝備必須具備自動化、智能化、信息化功能,中國制造2025,為鑄造裝備各方面提升提供了有力保證,同時也提出了更高的要求。相信在不遠的將來,我國很多適合于數字化鑄造廠的鑄造裝備將不斷出現,在鑄造裝備方面引領世界,數字化鑄造廠的比例也不斷增加,逐漸成為鑄造強國。
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